Test, Qualifizierung, Zuverlässigkeit

Zuverlässigkeitsbewertung mit FEM

© Fraunhofer IZM
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Basierend auf den Geometrie- und Materialdaten wird das mechanische und thermische Verhalten berechnet. Dabei können auch thermisch-mechanische, elektrisch-thermische und elektrisch-mechanische Kopplungen berücksichtigt werden. Mit Modellen zum Werkstoffversagen erfolgt dann eine Bewertung der Beanspruchungsgrenzen bzw. die Berechnung der Lebensdauer.

Wesentliche Leistungen sind:

  • Erstellung der Geometrie
    Geometrieerstellung auf Grundlage von CAD-Daten oder begleitend zu der Prozess- und Technologieentwicklung
  • Auswahl der Werkstoffdaten
    Wesentlich für eine belastbare Zuverlässigkeitsbewertung sind gute Werkstoffdaten. Für viele Materialien sind bereits Werkstoffdaten vorhanden. Für neue Materialien, erweiterte Anwendungsbereiche (z. B. Hochtemperatur) und neue Technologien können Werkstoffdaten umfangreich charakterisiert und für die Simulation aufbereitet werden.
  • Bewertung der Fertigungsqualität
    Durch Simulation von Montage- und Prozessschritten können die auftretenden Belastungen bewertet werden. Typische Bewertungskriterien sind z. B. Bruchspannung und maximal zulässige thermo-mechanische Verformung.
  • Berechnung der Hot Spot Temperatur
    Berechnung der Temperaturverteilung und Bestimmung der Hot Spots für verschiedene Betriebszustände (Verlustleistung, statisch und transient) und Kühlungsrandbedingungen als Bestandteil des thermischen Managements.
  • Berechnung der Lebensdauer
    Zur Bewertung von Langzeiteffekten werden Mechanismen wie thermomechanische Ermüdung (z. B. Lötstellen, Durchkontaktierungen), Bruchprozesse, Feuchtediffusion und Delamination sowie Elektromigration mit Hilfe von Lebensdauermodellen berechnet und ggf. neue Lebensdauermodelle entwickelt.

Tutorial

 

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